JP2008084135A - 移動制御方法、移動ロボットおよび移動制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】適切な移動経路を自動的に生成することができることのできる移動制御方法、移動ロボットおよび移動制御プログラムを提供する。
【解決手段】移動ロボットにおける移動制御方法であって、追従すべき任意の追従人物を検出する人物検出ステップと、追従人物に追従して移動する追従ステップと、追従ステップにおける移動中に、当該移動ロボットの周辺環境を検出する周辺環境検出ステップと、周辺環境検出ステップにおいて、予め定められた目的地条件に合致する周辺環境を検出した場合に、当該位置を目的地として特定する目的地特定ステップと、移動可能経路保持手段が保持する移動可能経路と、目的地特定ステップにおいて特定した目的地とに基づいて、移動ロボットが移動する経路であって、かつ目的地を含む移動経路を作成する移動経路作成ステップとを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、移動可能な移動ロボット、移動ロボットを制御する移動制御方法および移動制御プログラムに関するものである。

近年、施設などにおいて人を誘導し案内を行う移動ロボットが開発されている。このような移動ロボットは、通常、移動する環境の地図を有しており、この地図に基づいて、移動経路を生成する。例えば、予め人間が入力した地図、経路データをもとに、巡回経路を生成して、巡回を行うロボットが知られている（例えば「特許文献１」参照）。

しかしながら、このようなロボットにおいては、施設内をロボットが走行するための走行地図データを人間が手動で入力しなければならず、地図の作成に手間がかかってしまう。この問題を解決する方法として、ロボットが施設内を走行するための走行地図データをロボットが自動的に生成する方法が知られている（例えば、「特許文献２」参照）。これにより、人間が手動で入力するなどの地図の作成にかかる手間を削減することができる。

特開２００５−２８８６２８号公報 特開２００５−３３９４０８号公報

しかしながら、特許文献２にかかる方法では、必ずしも必要な場所をすべて含んだ地図が生成できるというわけではなく、適切な経路を案内するのは困難であった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、適切な移動経路を自動的に生成することができることのできる移動制御方法、移動ロボットおよび移動制御プログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、移動ロボットにおける移動制御方法であって、追従すべき任意の追従人物を検出する人物検出ステップと、前記人物検出ステップにおいて検出された前記追従人物に追従して移動する追従ステップと、前記追従ステップにおける移動中に、当該移動ロボットの周辺環境を検出する周辺環境検出ステップと、前記周辺環境検出ステップにおいて、予め定められた目的地条件に合致する周辺環境を検出した場合に、当該位置を目的地として特定する目的地特定ステップと、移動可能経路保持手段に保持された前記移動ロボットが移動可能な移動可能経路と、前記目的地特定ステップにおいて特定した前記目的地とに基づいて、前記移動ロボットが移動する経路であって、かつ前記目的地を含む移動経路を作成する移動経路作成ステップとを有することを特徴とする。

また、本発明の他の形態は、移動可能な移動ロボットであって、追従すべき任意の追従人物を検出する人物検出手段と、前記人物検出手段が検出した前記追従人物に追従して移動する追従手段と、前記追従手段による移動中に、当該移動ロボットの周辺環境を検出する周辺環境検出手段と、前記周辺環境検出手段において、予め定められた目的地条件に合致する周辺環境を検出した場合に、当該位置を目的地として特定する目的地特定手段と、前記移動ロボットが移動可能な移動可能経路を保持する移動可能経路保持手段と、前記移動可能経路保持手段が保持する前記移動可能経路と、前記目的地特定手段が特定した前記目的地とに基づいて、前記移動ロボットが移動する経路であって、かつ前記目的地を含む移動経路を作成する移動経路作成手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の他の形態は、移動ロボットにおける移動制御処理をコンピュータに実行させる移動制御プログラムであって、追従すべき任意の追従人物を検出する人物検出ステップと、前記人物検出ステップにおいて検出された前記追従人物に追従して移動する追従ステップと、前記追従ステップにおける移動中に、当該移動ロボットの周辺環境を検出する周辺環境検出ステップと、前記周辺環境検出ステップにおいて、予め定められた目的地条件に合致する周辺環境を検出した場合に、当該位置を目的地として特定する目的地特定ステップと、移動可能経路保持手段に保持された前記移動ロボットが移動可能な移動可能経路と、前記目的地特定ステップにおいて特定した前記目的地とに基づいて、前記移動ロボットが移動する経路であって、かつ前記目的地を含む移動経路を作成する移動経路作成ステップとを有することを特徴とする。

本発明にかかる移動制御方法によれば、適切な移動経路を自動的に生成することができることのできる移動制御方法、移動ロボットおよび移動制御プログラムを提供するという効果を奏する。

以下に、本発明にかかる移動制御方法、移動ロボットおよび移動制御プログラムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、実施の形態にかかる移動ロボット１における案内経路作成処理部１０の機能構成を示すブロック図である。案内経路作成処理部１０は、移動ロボット１が例えば美術館などの施設内において、見学者を案内する際の案内経路、すなわち移動ロボット１の移動経路を作成する。

案内経路作成処理部１０は、人物位置検出部１００と、人物追従制御部１０２と、周囲環境検出部１０４と、地図作成部１０６と、移動可能経路登録部１０８と、目的地特定部１１０と、ランク付部１１２と、画像登録部１１４と、地図データベース（ＤＢ）１２０と、案内経路作成部１３０と、案内制御部１３２と、障害物検出部１３４と、画像取得部１３６と、位置補正部１３８とを備えている。

人物位置検出部１００は、移動ロボット１に搭載されたセンサ等の検出結果に基づいて、ロボットの周囲にいる人物を追従対象とする人物、すなわち追従人物として特定する。複数の人物がいる場合には任意の人物を追従人物として特定する。そして、追従人物の位置を算出する。

ここで、移動ロボット１が搭載するセンサ等について説明する。図２−１および図２−２は、移動ロボット１の外観構成を示す図である。図２−１は、移動ロボット１の正面を示す図である。図２−２は、移動ロボット１の側面を示す図である。移動ロボット１は、頭部レーザレンジファインダ２０と、頭部カバー透過材２１と、カメラ２２ａ，２２ｂと、マイク２３ａ，２３ｂと、首機構２４と、腹部レーザレンジファインダ２５と、腹部カバー透過材２６と、超音波センサ２７と、駆動車輪２８ａ，２８ｂと、スピーカ２９ａ，２９ｂと、タッチパネル３０とを供えている。

頭部レーザレンジファインダ２０は、レーザを平面上でスキャンすることにより、この平面状での周囲の障害物までの距離および形状を測定する。頭部レーザレンジファインダ２０は、水平および垂直回転の２自由度を有する首機構２４に繋がる頭部に設置されている。したがって、レーザスキャン平面の方向を変えて広い範囲の検出を行うことができる。さらに、３次元形状の測定も可能である。頭部レーザレンジファインダ２０は、頭部カバー透過材２１内に収容されている。頭部カバー透過材２１は、レーザを透過することができる。このように頭部レーザレンジファインダ２０は、頭部カバー透過材２１内に収容されているので、むき出しの状態で使用することによる故障を回避することができる。

カメラ２２ａ，２２ｂは、画像とともに距離情報も取得する。カメラ２２ａ，２２ｂは、頭部に設定されている。したがって、首機構２４を動かしてカメラ２２ａ，２２ｂの撮影方向を変更することにより、広い範囲の画像を取得することができる。

マイク２３ａ，２３ｂは、音声を取得する。特に、人間の音声による命令を検出する。雑音環境内でもマイクロフォンアレイ技術を用いるべく、２つのマイク２３ａ，２３ｂを設けている。腹部レーザレンジファインダ２５は、移動ロボット１の腹部に取り付けられている。腹部レーザレンジファインダ２５は、足元の障害物情報を検知する。腹部レーザレンジファインダ２５は、腹部カバー透過材２６に収容されている。

超音波センサ２７は、頭部カバー透過材２１および腹部レーザレンジファインダ２５では検出できない透明なガラスなどの障害物を検出する。超音波センサ２７は、移動ロボット１の下部の全周囲に取り付けられている。

駆動車輪２８ａ，２８ｂは、左右独立に駆動する。左右それぞれの駆動車輪２８ａ，２８ｂを駆動する２つのモータを制御することによって、移動ロボット１は直線移動、円弧移動およびその場旋回を行うことができる。なお、図示しないが、駆動車輪２８ａ，２８ｂの回転角度を検出して移動ロボット１の位置および姿勢を算出するオドメトリも内蔵されている。

スピーカ２９ａ，２９ｂは、案内時に説明のための音声を発する。また、移動ロボット１の反応を声で示して、人間とコミュニケーションを行う。タッチパネル３０は、ユーザからの操作を受け付ける。また、ユーザに提供すべき情報を提示する。なお、タッチパネル３０は、通常は安全や故障防止のため移動ロボット１の内部に収納されている。

再び説明を図１に戻す。人物追従制御部１０２は、追従人物の歩く速度に応じて駆動車輪２８ａ，２８ｂの移動速度を制御する。これにより、人物位置検出部１００により検出された追従人物と移動ロボット１との間の距離を一定に保とうとしつつ対象人物に追従して移動することができる。また、追従人物の方向に移動ロボット１のカメラ２２ａ，２２ｂ等の方向を変えるなど移動ロボット１の向きを制御する。このような制御は、ロボットの移動特性に基づいて作成された命令に従い実行される。

周囲環境検出部１０４は、人物追従制御部１０２の制御による移動ロボット１の移動中に周囲環境を検出する。具体的には、頭部レーザレンジファインダ２０、腹部レーザレンジファインダ２５、超音波センサ２７などにより、移動ロボット１の周囲にあり移動を妨げる障害物や人を検出する。さらに、その位置および形状を算出する。

地図作成部１０６は、人物追従制御部１０２の制御により実際に移動ロボット１が移動する際に、周囲環境検出部１０４により得られた周囲環境に基づいて、地図を作成する。地図には、周囲環境検出部１０４により検出された移動可能な領域と移動不可能な領域の位置とが記録されている。地図作成部１０６は、さらに作成した地図を地図ＤＢ１２０に登録する。

移動可能経路登録部１０８は、人物追従制御部１０２の制御により実際に移動ロボット１が移動した経路を移動可能経路として地図ＤＢ１２０に登録する。

目的地特定部１１０は、人物追従制御部１０２の制御により実際に移動ロボット１が移動する際に、目的地条件に合致する周辺環境を検出した場合に、この位置を目的地として特定する。そして、特定した目的地を地図ＤＢ１２０に登録する。具体的には、目的地を識別する目的地識別情報と、目的地の位置を示す情報とを対応付けて登録する。目的地条件とは予め定められた条件である。目的的条件としては、例えば、複数の人を検出することなどがある。展示物の前では見学者が立ち止まっていると考えられる。そこで、このように、複数の人を検出した場合には、展示物の前であると考えて、目的地として登録する。すなわち、目的地特定部１１０は、目的地特定手段および目的地登録手段として機能する。

ランク付部１１２は、地図作成部１０６により登録された移動可能経路を複数の区間に分割し、各区間のランク付けを行う。さらに、目的地特定部１１０により地図ＤＢ１２０に登録された各目的地のランク付けを行う。なお、ランクは、登録されている区間または目的地を通過した回数にしたがって決定される。

画像登録部１１４は、目的地を検出した後に、目的地またはその近傍の任意の位置においてカメラにより撮影された目印画像を、当該目印画像を撮影した位置である撮影位置に対応づけて地図ＤＢ１２０に登録する。ここで、目印画像とは、移動ロボット１が地図ＤＢ１２０に登録された移動可能経路から作成された案内経路を移動する際の位置補正に利用する画像である。

移動ロボット１は、案内経路を移動する際オドメトリに基づいて移動する。しかし、実際には、床面上を滑ってしまう場合などオドメトリから予測される位置と異なる位置に移動している場合が想定される。目印画像を利用することにより、このような位置ずれを補正することができる。具体的には、目印画像に対応付けられている撮影位置またはその近傍において画像を撮影し、撮影した画像と目印画像とが一致するか否かに基づいて、正しい位置にいるかどうかを判断し、適宜位置を補正する。

地図ＤＢ１２０は、上述のように移動可能経路登録部１０８により作成された地図、地図作成部１０６により登録された移動可能経路、目的地特定部１１０により特定された目的地および画像登録部１１４により登録された目印画像を保持している。さらに、目的地に展示されている展示品および移動ロボット１が展示品の周囲に到達した際に行うべき行動を含む行動データを保持している。

案内経路作成部１３０は、地図ＤＢ１２０が保持している移動可能経路と目的地とを利用し、登録されている目的地を経由する案内経路を作成する。案内経路作成部１３０は、移動可能経路中の各区間のランクに基づいて、適切な区間を含む案内経路を作成する。さらに、各目的地のランクに基づいて、各目的地を経由する順番を決定する。

案内制御部１３２は、案内経路作成部１３０により決定された案内経路を案内すべく駆動車輪２８ａ，２８ｂを制御する。さらに、目的地において展示物の説明をする場合にはスピーカ２９ａ，２９ｂを制御する。このように、行動データに応じた制御を行う。

障害物検出部１３４は、案内制御部１３２の制御により移動ロボット１が移動している際に障害物の有無を検出する。なお、ここでいう障害物とは、地図作成部１０６により作成された地図において移動可能な領域として記録されている位置に新たに検出された障害物である。例えば、順路変更等により案内経路上に新たな壁が設けられた場合には、これを障害物として検出する。すなわち、地図において移動可能な領域として記憶されているにも関わらず、障害物が検出された場合に障害物検出と判断される。障害物検出部１３４により障害物が検出された場合には、案内経路作成部１３０は、障害物を検出した時点をスタート地点とする新たな案内経路を作成し直す。

画像取得部１３６は、移動ロボット１が地図ＤＢ１２０に登録されている目印位置に移動してきた場合にカメラ２２ａ，２２ｂに撮影を指示し、画像を取得する。位置補正部１３８は、画像取得部１３６が取得した画像と、地図ＤＢ１２０に登録されている目印画像とを比較し、比較結果にしたがい、移動ロボット１の位置を補正する。

図３は、案内経路作成処理部１０による移動制御処理のうち、目的地登録処理を示すフローチャートである。まず、人物追従制御部１０２は、周囲環境を観察し、追従人物を特定する（ステップＳ１００）。次に、追従人物として特定した人物の位置検出を開始する（ステップＳ１０２）。

図４−１および図４−２は、追従人物特定および追従人物の位置検出の処理を説明するための図である。図４−１は、カメラ２２ａ，２２ｂにより得られた画像を示している。図４−２は、２つのカメラ２２ａ，２２ｂを用いたステレオ処理により得られた距離画像を示している。距離画像においては、距離が近くなるほどより白く、距離が遠いほどより黒く表示されている。

距離画像に基づいて、周囲の背景の中から近くにある物の領域を区別することで、人物を検出して背景から切り出すことができる。すなわち、距離情報や画像上での位置から、人物の相対位置を算出することができる。

さらに、所定の物体の領域の不連続を検出することにより、異なる物体を判別することができる。これにより、画像中に含まれる人物の数を検出することもできる。さらに、肌色検出や顔検出などを併用することによって、複数の重なった人物の区別も可能である。したがって、より確実に人物の数を把握できる。

追従人物特定ステップにおいては、複数の人物を検出した場合には、そのうち任意の人物を追従人物として特定する。そして、追従して移動する際には、服の色・柄等により追従人物と他の人物とを判別する。なお、この人物位置検出処理はステレオカメラのみではなく、距離情報が得られるレーザレンジファインダ、赤外線センサなどを用いて行ってもよい。

再び説明を図３に戻す。追従人物の位置検出を開始すると、追従人物の移動に伴い移動ロボット１も移動を開始する。移動開始とともに移動可能経路の登録を開始し（ステップＳ１０４）、さらに地図登録を開始する（ステップＳ１０６）。

図５は、移動ロボット１が追従人物２を追従して移動する様子を示す図である。移動ロボット１の移動中は、人物位置検出部１００が定期的に追従人物の位置を検出する。そして、人物追従制御部１０２は、追従人物との距離を一定に保とうとしつつ移動ロボット１が追従人物の後を移動するように、追従人物の動く速度に応じて移動ロボット１の移動速度を制御する。

さらに、追従人物の進行方向に応じて移動ロボット１の進行方向を制御する。具体的には、進行方向を変更する場合には、移動ロボット１の移動特性に基づいて変更方向の変更命令を作成する。そして、変更命令を駆動車輪２８ａ，２８ｂに送り、駆動車輪２８ａ，２８ｂの動作により進行方向を変更する。以上の処理により、移動ロボット１は、追従人物２の後を一定の距離を保とうとしながら追従して移動することができる。

図６は、移動可能経路登録処理および地図登録処理を説明するための図である。図６は、所定の施設２００を上から見た図である。移動ロボット１は、施設２００において追従人物２の後を追従して軌跡２０２を移動する。この際移動可能経路登録部１０８は、デッドレコニングによりこの軌跡２０２の座標を算出する。そして、この軌跡２０２の座標データを移動可能経路として地図ＤＢ１２０に登録する。これにより移動ロボット１は、自身の移動可能経路を自動で獲得することができる。

さらに、この軌跡２０２を移動する際には、移動ロボット１が有する頭部レーザレンジファインダ２０、腹部レーザレンジファインダ２５、超音波センサ２７などの検出結果に基づいて、障害物を検出する。ここで、障害物とは、移動ロボット１の周囲に存在し、移動ロボット１の移動を妨げるものである。例えば、図６に示す壁の領域が障害物として検出される。

地図作成部１０６は、検出された障害物の位置および形状を算出し、地図として地図ＤＢ１２０に登録する。したがって、地図には、図６に示す通路部分２１０が移動可能領域として記載されている。さらに、壁の部分２１２ａ〜２１２ｃは、障害物の領域として記載されている。このように、移動ロボット１は、追従人物を追従する際に周辺地図を生成することができるので、管理者等が地図を入力する手間を省くことができる。これにより、移動ロボット１の移動範囲が広いエリアである場合であっても、移動ロボット１は、自動で移動可能経路および必要な箇所の地図を生成することができる。

再び説明を図３に戻す。追従人物が検出されなくなった場合、すなわち追従人物を見失った場合には（ステップＳ１０８，Ｙｅｓ）、ステップＳ１００に戻り、再び追従人物を特定する。

追従人物を見失うことなく移動している場合には（ステップＳ１０８，Ｎｏ）、さらに、追従人物が予め定められた時間の閾値以上の間所定の位置で立ち止まった場合には（ステップＳ１１０，Ｙｅｓ）、目的地条件に合致したと判断し、目的地特定部１１０は、追従人物が立ち止まった位置を目的地として登録する（ステップＳ１１２）。さらに、画像登録部１１４は、目的地周辺から得られる目印画像を地図ＤＢ１２０に登録する（ステップＳ１１４）。

なお、目的地条件は、このように、展示品が展示されている場所など移動ロボット１が見学者を案内する際に目的地とすべき位置を特定するための条件であればよく、実施の形態に限定されるものではない。

他の例としては、追従人物以外に予め定められた人数の閾値以上の人物を検出することを目的地条件としてもよい。展示品が展示されている場所には多くの見学者が集まっていると考えられるためである。

また、他の例としては、展示物を検出することを目的地条件としてもよい。この場合には、静止している画像であって、かつ他の領域と異なる特徴画像を検出するという条件を目的地条件として設定する。展示物の多くは静止しており、これにより見学者と区別することができる。さらに、壁と異なる特徴を有する画像である場合が多く、これにより壁と区別することができる。なお、特徴としては、例えばエッジが多いなどがある。

さらに、他の例としては、予め定め定められた音量の閾値以上の音声を検出するという条件を目的地条件として設定してもよい。展示物の前には、見学者が集まっており、見学者の話声が大きいことが予想される。したがって、音声により目的地を特定することも可能である。

このように、所望の目的条件を予め登録しておくことにより、条件に合致した場所を目的地として検出し、登録することができる。

さらに、目的地を登録する際には、地図ＤＢ１２０に予め登録されている行動データ３００に対応付ける。図７は、目的地と行動データ３００との関係を示す図である。行動データ３００には、展示品の画像と展示品に到着した際に移動ロボット１が行うべき行動とが含まれている。ここで、移動ロボット１が行うべき行動としては、例えば、展示品の解説を音声出力することである。

目的地特定部１１０は、得られた目的地をこの行動データ３００に対応付ける。例えば、目的地αにおいて展示品Ａの画像が得られた場合には、目的地αを展示品Ａの画像およびＡでの行動に対応付けて登録する。なお、他の例としては、ユーザからの指示により目的地と展示品とを対応付けてもよい。

これにより、管理者が目的地における行動を入力する手間を省くことができる。さらに、展示品が変更された場合には、変更後の展示品に対応する行動データに変更するだけでよく、変更の際の手間を省くことができる。

なお、行動データは、移動ロボット１以外のデータベースに登録されており、移動ロボット１は、例えばネットワークを介してこのデータベースから行動データを取得する。

図８は、目印画像の登録処理を説明するための図である。画像登録部１１４は、移動ロボット１の周囲において検出される目印画像を地図ＤＢ１２０に登録する。例えば、エッジなどの特徴点が密集しているエリアを目印画像とする。画像処理を行うことにより、後に目印画像に対応する画像を取得するのが容易となるためである。

例えば図８に示すような美術館の絵画案内を想定すると、壁に展示してある絵画を目印画像とするのが望ましい。壁は、エッジなどの特徴点が比較的少ないのに対し、絵画には、特徴点が比較的多く、壁と絵画を判別することが容易だからである。

目的地２２０またはその周辺の位置において、カメラ２２ａ，２２ｂにより、目印画像となる絵画２３０を撮影する。そして、撮影位置と、目印画像の位置とともに目印画像を登録する。ここで、撮影位置とは、撮影時の移動ロボット１の位置である。また、目印画像の位置には、経路を含む平面（ｘｙ平面）上の座標のみならず高さ方向を示すｚ座標も含まれている。これにより、絵画の高さ方向の位置も特定することができる。なお、目印画像の位置は、絶対値であってもよく、撮影位置を基準とした相対位置であってもよい。

再び説明を図３に戻す。追従人物がさらに移動する場合には、ゴール地点に到達するまで、移動可能経路、地図、目的地および目印画像の登録処理を繰り返す（ステップＳ１１８）。追従人物が立ち止まっている場合には（ステップＳ１１６，Ｎｏ）、ステップＳ１１０に戻り、立ち止まっている時間が閾値以上か否かを判定する。

図９は、以上の処理により登録された地図、移動可能経路および目的地を示す図である。図９に示すような障害物と移動可能領域とを示す地図４００が登録される。移動ロボット１が実際に移動した経路が移動可能経路４１０として登録される。さらに、目的地４２２，４２４，４２６が登録される。このように、移動ロボット１は、所定の人物を追従しながら、自動的に地図、移動可能経路および目的地を登録することができる。

再び説明を図３に戻す。ゴール地点に到達すると（ステップＳ１１８，Ｙｅｓ）、次に、移動可能経路および目的地を編集する（ステップＳ１２０）。なお、ゴール地点は、移動ロボット１に予め登録されている。

移動ロボット１が見学者を案内する際に移動する経路および経由すべき目的地をすべて移動するまで移動可能経路等を登録する処理を継続すればよく、この観点からは、移動可能経路等を登録する処理を終了するための条件は、ゴール地点に到達するまでという条件でなくともよい。他の例としては、移動ロボット１の管理者がすべての移動可能経路を登録したか否かに基づいて、移動可能経路等を登録する処理を終了するか否かを判断することとしてもよい。

図１０は、移動可能経路および目的地の編集処理を説明するための図である。例えば、地図ＤＢ１２０に既に移動可能経路４１２が登録されているとする。この状態で、追従処理により移動可能経路４１４が新たに得られたとする。この場合には、２つの移動可能経路４１２，４１４は、僅かに経路が異なるため、異なる情報として登録される。しかし、移動ロボット１が移動する経路としては実質的に同一である。そこで、この場合には、データ量を減らすべく、これらのうち１つの移動可能経路のみを地図ＤＢ１２０に登録する。

例えば、新しく得られた移動可能経路を地図ＤＢ１２０に登録し、既に登録されていた移動可能経路は削除する。また、他の例としては、２つの移動可能経路の平均値を算出し、この平均値を移動可能経路として登録してもよい。このように、２つの移動可能経路に基づいて、適切な移動可能経路を決定し、この移動可能経路を既に登録されている移動可能経路に上書きしてもよい。

なお、移動可能経路４１２と移動可能経路４１４の間の距離が予め定められた閾値よりも小さい場合に、両者が実質同一と判断し上記のような統合処理を行う。すなわち、移動可能経路の間の距離が予め定められた閾値以上の場合には、異なる移動可能経路とみなして、それぞれ別の移動可能経路として地図ＤＢ１２０に登録する。

同様に、目的地についても、既に地図ＤＢ１２０に登録されている目的地と新たに得られた目的地との距離が予め定められた閾値未満である場合には、同一の目的地であると判断し、これらのうちいずれか一方のみ、またはその平均値を目的地として登録する。このように、２つの目的地に基づいて、適切な目的地を決定し、この目的地を既に登録されている目的地に上書きしてもよい。なお、２つの目的地の間の距離が予め定められた閾値以上である場合には、異なる目的地とみなして、それぞれ別の目的地として地図ＤＢ１２０に登録する。

例えば、図１０に示す目的地４２８と目的地４２９は同一の目的地とみなし、これらの平均となる目的地４３０を新たに登録してもよい。これにより、地図ＤＢ１２０のメモリ容量を削減することができる。

なお、本例においては、移動可能経路および目的地の編集処理は、ゴール地点までの移動が終了したタイミングで行うこととしたが、他の例としては、移動可能経路および目的地が登録される度に登録される移動可能経路または目的地に対して編集処理を行うこととしてもよい。

再び説明を図３に戻す。移動可能経路および目的地編集の後、ランク付部１１２は、各異動可能経路および各目的地のランク付を行う（ステップＳ１２２）。図１１から図１４は、ランク付処理を説明するための図である。図１１は、要素経路を示す図である。ここで、要素経路とは、分岐または目的地を境界とする区間である。ランク付部１１２は、移動可能経路を図１１に示すように要素経路Ａ〜Ｎに分割する。ランク付部１１２は、各要素経路を通過するごとに当該要素経路のランクを１加算する。

図１２は、移動ロボット１が通過した軌跡を示す図である。図１３は、図１２に示す移動の後に地図ＤＢ１２０に登録される要素経路ランクテーブルを示す図である。このように、各要素経路とランクとが対応付けて保持されている。図１２に示すように、１回目に要素経路Ａを移動した際には、要素経路Ａを要素経路ランクテーブルに登録し、かつランクを１に設定する。そして、２回目に再び要素経路Ａを移動する際には、要素経路ランクテーブルに要素経路Ａが登録されているので、ランクを１加算する。

以上の処理により、図１３に示すように、４回の移動後には、要素経路Ａは４回経由しているため、ランク４となる。要素経路Ｂは、１回経由しているため、ランクは１となる。このように、要素経路ランクテーブルには経由した回数がランクとして登録される。

図１４は、図１２に示す移動の後に地図ＤＢ１２０に登録される目的地ランクテーブルを示す図である。要素経路と同様に、各目的地を経由した回数がランクとして目的地に対応付けて保持されている。以上のように、要素経路および目的地ごとにランクを付与するので、ランクに基づいて、案内経路を作成することができる。

さらに、このように、統計的に処理することにより、各人物の動きの個人差を吸収し、より一般的な経路を選択することができる。さらに、局所的に環境が変わった場合であっても、その後何度か移動経路等の登録処理により施設内を移動することにより、各要素経路のランクが変更されるので、新しい環境においても、ランクを利用することにより、適切な案内経路を作成することができる。

なお、本実施の形態においては、通過した回数をランクとしたが、例えば通路の幅など他の要素をさらに考慮した値をランクと登録することとしてもよい。

また、本例においては、ゴール地点まで到達した後に、ランク付処理を行ったが、各要素経路および目的地を通過するたびにランクを変更する処理を行うこととしてもよい。

より具体的には、追従して移動する際に、分岐または目的地に到達すると、直前の分岐または目的地から到達した地点までを新たに要素経路として要素経路ランクテーブルに登録する。さらに、ランクを１とする。また、既に要素経路ランクテーブルに登録されている要素経路を通過した場合には、ランクを１加算する。

目的地についても同様に、目的地テーブルにない新たな目的地を通過する際には、新たな目的地を目的地テーブルに登録し、ランクを１とする。既に目的地テーブルに登録されている目的地を通過する際には、目的地のランクを１加算する。

図１５は、案内経路作成処理部１０による移動制御処理に含まれる案内処理を示すフローチャートである。目的地登録処理において、移動ロボット１が移動する施設内の主要な経路などの登録が完了すると、案内モードにおいてユーザを案内することができる。まず、移動ロボット１のタッチパネル３０などにおいてユーザから案内モードが指定されると、案内経路作成部１３０は、目的地を設定する（ステップＳ２００）。このとき、目的地登録処理において目的地テーブルに登録された各目的地のランクに基づいて、目的地を設定する。具体的には、ランクの高い目的地を優先的に選択する。

次に、案内経路作成部１３０は、設定した目的地に到達するための案内経路を作成する（ステップＳ２０２）。このとき、要素経路テーブルに登録された各要素経路のランクに基づいて案内経路を作成する。具体的には、現在地からの案内経路を作成する際に、分岐地点を経由する場合には、この分岐地点からランクの高いほうの要素経路に進むような案内経路を作成する。案内経路が作成できない場合や目的地に到達できない場合には（ステップＳ２０４，Ｎｏ）、ステップＳ２００に戻り、別の目的地を設定し直す。

次に、案内経路に基づいて、移動を開始する（ステップＳ２０６）。移動ロボット１は、定期的に後ろを振り向き見学者がついてきているかどうかを確認する。見学者がついてきていない場合、すなわち見学者を検出できない場合には（ステップＳ２０８，Ｎｏ）、一定期間待機する（ステップＳ２１０）。見学者がついてきている場合には（ステップＳ２０８，Ｙｅｓ）、次に進む。移動中障害物がある場合には（ステップＳ２１２，Ｙｅｓ）、ステップＳ２００に戻り目的地を変更する。また他の例としては、目的地をそのままに、現在位置からの案内経路を再度作成する。

なお、ステップＳ２１２において障害物ありと判断する場合としては、案内経路上に地図に記載されていない障害物を検出した場合がある。また、通路上に案内している見学者以外の人物がいて、この通路を通過するとこれらの人物を邪魔してしまう場合にも障害物ありと判断される。

以上の処理を目的地に到達するまで行い、目的地に到達すると（ステップＳ２１４，Ｙｅｓ）、目的地に応じた行動を行う（ステップＳ２１６）。具体的には、地図ＤＢ１２０において、目的地に対応付けられている行動を実行する。

次に、地図ＤＢ１２０に登録されている目印画像の撮影位置、またはその近傍において画像を撮影する（ステップＳ２１８）。次に、撮影した画像と目印画像とに基づいて、位置補正を行う（ステップＳ２２０）。最終目的地に到達するまで以上の処理を繰り返し、最終目的地に到達すると（ステップＳ２２２，Ｙｅｓ）、案内処理が完了する。なお、最もランクの低い目的地を最終目的地とする。

図１３に示す要素経路ランクテーブルと、図１４に示す目的地ランクテーブルとが地図ＤＢ１２０に登録されている場合について具体的に説明する。この場合には、まず、目的地として最もランクの高い目的地αが選択される（ステップＳ２００）。次に、スタート地点から目的地βまでの経路を決定する（ステップＳ２０２）。ここでは、まず要素経路Ａが選択される。

次に、要素経路Ｂまたは要素経路Ｃが選択可能であるが、ランクの高い要素経路Ｃが選択される。次に、要素経路Ｅと要素経路Ｇが選択可能であるが、ランクが高い要素経路Ｅが選択される。次に、要素経路Ｆ、Ｈ、Ｊの順に選択され、この順路で目的地βまでの案内が行われる（ステップＳ２０６〜ステップＳ２２０）。なお、途中目的地αにおいては、目的地αに対する案内を行う。

目的地βは、最終目的地ではないので、再びステップＳ２００に戻る。目的地βの次にランクの高いのは目的地αであるが、既に目的地αへの案内は完了しているので、次に目的地γが選択される（ステップＳ２００）。次に、同様に目的地γまでの案内経路が作成される（ステップＳ２０２）。以上の処理を繰り返し、目的地γの案内が終わると、目的地γが最終目的地であるので（ステップＳ２２２，Ｙｅｓ）、処理が完了する。

図１６は、実施の形態にかかる移動ロボット１のハードウェア構成を示す図である。移動ロボット１は、ハードウェア構成として、移動ロボット１における移動制御処理を実行する移動制御プログラムなどが格納されているＲＯＭ５２と、ＲＯＭ５２内のプログラムに従って移動ロボット１の各部を制御するＣＰＵ５１と、移動ロボット１の制御に必要な種々のデータを記憶するＲＡＭ５３と、ネットワークに接続して通信を行う通信Ｉ／Ｆ５７と、各部を接続するバス６２とを備えている。

先に述べた移動ロボット１における移動制御プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスク（ＦＤ）、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供されてもよい。

この場合には、移動制御プログラムは、移動ロボット１において上記記録媒体から読み出して実行することにより主記憶装置上にロードされ、上記ソフトウェア構成で説明した各部が主記憶装置上に生成されるようになっている。

また、本実施の形態の移動制御プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることができる。

例えば、図１５に示す案内処理においては、ユーザから案内モードが指定された際に登録された目的地は必ずしもすべて回る必要はない。例えば、案内モードの指定と共にユーザから案内の目標時間が入力された場合、優先順位の高い順に目標時間内に回ることができると判断した目的地のみを回る案内経路を作成することもできる。この時、さらに目標時間に応じてランクの低い目的地は案内経路生成の際に優先順位を下げ、またスタート地点およびゴール地点の双方から遠い目的地は案内経路生成の際に優先順位を下げ、案内経路を作成すると、より多くの目的地を回る案内経路を作成することができる。

実施の形態にかかる移動ロボット１における案内経路作成処理部１０の機能構成を示すブロック図である。 移動ロボット１の外観構成を示す図である。 移動ロボット１の外観構成を示す図である。 案内経路作成処理部１０による移動制御処理のうち、目的地登録処理を示すフローチャートである。 追従人物特定および追従人物の位置検出の処理を説明するための図である。 追従人物特定および追従人物の位置検出の処理を説明するための図である。 移動ロボット１が追従人物２を追従して移動する様子を示す図である。 移動可能経路登録処理および地図登録処理を説明するための図である。 目的地と行動データ３００との関係を示す図である。 目印画像の登録処理を説明するための図である。 地図、移動可能経路および目的地を示す図である。 移動可能経路および目的地の編集処理を説明するための図である。 要素経路を示す図である。 移動ロボット１が通過した軌跡を示す図である。 図１２に示す移動の後に地図ＤＢ１２０に登録される要素経路ランクテーブルを示す図である。 図１２に示す移動の後に地図ＤＢ１２０に登録される目的地ランクテーブルを示す図である。 案内経路作成処理部１０による移動制御処理に含まれる案内処理を示すフローチャートである。 実施の形態にかかる移動ロボット１のハードウェア構成を示す図である。

符号の説明

１ 移動ロボット
２ 追従人物
１０ 案内経路作成処理部
２０ 頭部レーザレンジファインダ
２１ 頭部カバー透過材
２２ａ，２２ｂ カメラ
２３ａ，２３ｂ マイク
２４ 首機構
２５ 腹部レーザレンジファインダ
２６ 腹部カバー透過材
２７ 超音波センサ
２８ａ，２８ｂ 駆動車輪
２９ａ，２９ｂ スピーカ
３０ タッチパネル
５１ ＣＰＵ
５２ ＲＯＭ
５３ ＲＡＭ
５７ 通信Ｉ／Ｆ
６２ バス
１００ 人物位置検出部
１０２ 人物追従制御部
１０４ 周囲環境検出部
１０６ 地図作成部
１０８ 移動可能経路登録部
１１０ 目的地特定部
１１２ ランク付部
１１４ 画像登録部
１２０ 地図ＤＢ
１３０ 案内経路作成部
１３２ 案内制御部
１３４ 障害物検出部
１３６ 画像取得部
１３８ 位置補正部
２００ 施設
２０２ 軌跡
２１０ 通路
２１２ａ〜２１２ｃ 壁
２２０ 目的地
２３０ 絵画
３００ 行動データ
４００ 地図
４１０，４１２，４１４ 移動可能経路
４２２，４２４，４２６，４２８，４２９，４３０ 目的地

Claims (19)

1. 移動ロボットにおける移動制御方法であって、
   追従すべき任意の追従人物を検出する人物検出ステップと、
   前記人物検出ステップにおいて検出された前記追従人物に追従して移動する追従ステップと、
   前記追従ステップにおける移動中に、当該移動ロボットの周辺環境を検出する周辺環境検出ステップと、
   前記周辺環境検出ステップにおいて、予め定められた目的地条件に合致する周辺環境を検出した場合に、当該位置を目的地として特定する目的地特定ステップと、
   移動可能経路保持手段に保持された前記移動ロボットが移動可能な移動可能経路と、前記目的地特定ステップにおいて特定した前記目的地とに基づいて、前記移動ロボットが移動する経路であって、かつ前記目的地を含む移動経路を作成する移動経路作成ステップと
   を有することを特徴とする移動制御方法。
2. 前記目的地条件は、前記追従人物が予め定められた第１閾値以上の間立ち止まることであって、
   前記目的地特定ステップにおいては、前記追従人物が前記第１閾値以上の間立ち止まった場合に、前記追従人物が立ち止まった位置を前記目的地として特定することを特徴とする請求項１に記載の移動制御方法。
3. 前記目的地条件は、前記追従人物以外の人物の数を予め定められた第２閾値以上検出することであって、
   前記周辺環境検出ステップにおいては、前記追従人物以外の人物を検出し、
   前記目的地特定ステップにおいては、前記追従人物以外の人物が前記第２閾値以上の人数検出された場合に、前記追従人物以外の人物が検出された位置を前記目的地として特定することを特徴とする請求項１または２に記載の移動制御方法。
4. 前記目的地条件は、静止している画像であって、かつ他の領域と異なる画像である特徴画像を検出することであって、
   前記周辺環境検出ステップにおいては、前記特徴画像を検出し、
   前記目的地特定ステップにおいては、前記特徴画像を検出した場合に、前記特徴画像が検出された位置を前記目的地として特定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の移動制御方法。
5. 前記目的地条件は、予め定められた第３閾値以上の音量の音声を検出することであって、
   前記周辺環境検出ステップにおいては、周辺の音声を検出し、
   前記目的地特定ステップにおいては、前記第３閾値以上の音量を検出した場合に、検出した位置を前記目的地として特定することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の移動制御方法。
6. 前記目的地特定ステップにおいて特定された前記目的地を目的地保持手段に登録する第１目的地登録ステップと、
   前記目的地特定ステップにおいて新たに特定した前記目的地と前記目的地保持手段に既に保持されている前記目的地との間の距離が予め定められた第４閾値以上である場合に、新たに特定された前記目的地を前記目的地保持手段に新たに登録する第２目的地登録ステップと
   をさらに有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の移動制御方法。
7. 前記目的地特定ステップにおいて特定された前記目的地を目的地保持手段に登録する第１目的地登録ステップと、
   目的地特定ステップにおいて新たに特定した前記目的地と前記目的地保持手段に既に保持されている前記目的地との間の距離が予め定められた第４閾値未満である場合に、前記目的地保持手段に保持されている前記目的地を、新たに特定された前記目的地と前記目的地保持手段に既に保持されている前記目的地とに基づいて決定した位置の目的地に書き換える目的地書換ステップと
   をさらに有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の移動制御方法。
8. 前記目的地特定ステップにおいて特定された前記目的地を目的地保持手段に登録する第１目的地登録ステップと、
   前記目的地特定ステップにおいて新たに特定した前記目的地と前記目的地保持手段に既に保持されている前記目的地との間の距離が予め定められた第５閾値未満である場合に、新たに特定した前記目的地と前記目的地保持手段に既に保持されている前記目的地とが同一であると判断し、同一の目的地を特定した回数にしたがい、当該目的地をランク付けする第１ランク付けステップと
   をさらに有し、
   前記移動経路作成ステップにおいては、前記第１ランク付けステップにおいて得られたランクに基づいて、前記移動経路を作成することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の移動制御方法。
9. 前記移動経路作成ステップにおいて作成された前記移動経路を移動中に障害物を検出する障害物検出ステップと、
   前記障害物検出ステップにより前記障害物が検出された場合に、前記移動経路を前記ランクに基づいて、前記障害物が検出された経路を含まない移動経路に変更する移動経路変更ステップと
   をさらに有することを特徴とする請求項８に記載の移動制御方法。
10. 前記追従ステップにおいて移動した経路を前記移動可能経路として前記移動可能経路保持手段に登録する移動可能経路登録ステップをさらに有し、
    前記移動経路作成ステップにおいては、前記目的地と前記移動可能経路登録ステップにおいて前記移動可能経路保持手段に登録された前記移動経路とに基づいて、前記移動経路を作成することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の移動制御方法。
11. 前記移動可能経路登録ステップにおいては、前記追従ステップにおいて移動した経路と、前記移動可能経路保持手段に保持されている前記移動可能経路との間の距離が予め定められた第６閾値以上である場合に、前記追従ステップにおいて移動した経路を前記移動可能経路として登録することを特徴とする請求項１０に記載の移動制御方法。
12. 前記追従ステップにおいて移動した経路と、前記移動可能経路保持手段に保持されている前記移動可能経路との間の距離が予め定められた第６閾値未満である場合に、前記移動可能経路保持手段に保持されている前記移動可能経路を、前記追従ステップにおいて移動した経路と前記移動可能経路保持手段に保持されている前記移動可能経路とに基づいて決定した移動可能経路に書き換える移動可能経路書換ステップをさらに有することを特徴とする請求項１０または１１に記載の移動制御方法。
13. 前記追従ステップにおいて移動した経路と、前記移動可能経路保持手段に既に保持されている前記移動可能経路との間の距離が予め定められた第７閾値未満である場合に、前記追従ステップにおいて移動した経路と、前記移動可能経路保持手段に既に保持されている前記移動可能経路とが同一であると判断し、同一の移動可能経路を特定した回数に従い、当該移動経路をランク付けする第２ランク付けステップをさらに有し、
    前記移動経路作成ステップにおいては、前記第２ランク付けステップにおいて得られたランクに基づいて、前記移動経路を作成することを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の移動制御方法。
14. 前記周辺環境検出ステップにおいて得られた周辺環境に基づいて、前記移動ロボットの移動範囲の地図を作成する地図作成ステップをさらに備えたことを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の移動制御方法。
15. 前記追従ステップにおける移動中に周囲の画像である目印画像を撮像する撮像ステップと、
    前記撮像ステップにおいて得られた前記目印画像と、撮像時の前記移動ロボットの位置とを対応付けて目印画像保持手段に登録する目印画像登録ステップと
    をさらに有することを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の移動制御方法。
16. 前記移動ロボットの移動中に前記目印画像保持手段に保持されている前記目印画像と同一の画像を検出する目印画像検出ステップと、
    前記目印画像検出ステップにおいて検出された前記目印画像に基づいて、前記移動ロボットの位置を補正する位置補正ステップと
    をさらに有することを特徴とする請求項１５に記載の移動制御方法。
17. 前記目的地の画像を撮像する目的地画像撮像ステップと、
    前記目的地を示す目的地画像と、前記目的地における前記移動ロボットの行動とを対応付けて保持する目的地画像保持手段において、前記目的地画像撮像ステップにおいて撮像された前記目的地画像に対応付けられている前記行動を特定する行動特定ステップと、
    前記移動経路作成ステップにおいて作成された前記移動経路を移動中に前記目的地に到達した場合に、前記行動特定ステップにおいて特定された行動を実行する実行ステップと
    をさらに有することを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載の移動制御方法。
18. 移動可能な移動ロボットであって、
    追従すべき任意の追従人物を検出する人物検出手段と、
    前記人物検出手段が検出した前記追従人物に追従して移動する追従手段と、
    前記追従手段による移動中に、当該移動ロボットの周辺環境を検出する周辺環境検出手段と、
    前記周辺環境検出手段において、予め定められた目的地条件に合致する周辺環境を検出した場合に、当該位置を目的地として特定する目的地特定手段と、
    前記移動ロボットが移動可能な移動可能経路を保持する移動可能経路保持手段と、
    前記移動可能経路保持手段が保持する前記移動可能経路と、前記目的地特定手段が特定した前記目的地とに基づいて、前記移動ロボットが移動する経路であって、かつ前記目的地を含む移動経路を作成する移動経路作成手段と
    を備えたことを特徴とする移動ロボット。
19. 移動ロボットにおける移動制御処理をコンピュータに実行させる移動制御プログラムであって、
    追従すべき任意の追従人物を検出する人物検出ステップと、
    前記人物検出ステップにおいて検出された前記追従人物に追従して移動する追従ステップと、
    前記追従ステップにおける移動中に、当該移動ロボットの周辺環境を検出する周辺環境検出ステップと、
    前記周辺環境検出ステップにおいて、予め定められた目的地条件に合致する周辺環境を検出した場合に、当該位置を目的地として特定する目的地特定ステップと、
    移動可能経路保持手段に保持された前記移動ロボットが移動可能な移動可能経路と、前記目的地特定ステップにおいて特定した前記目的地とに基づいて、前記移動ロボットが移動する経路であって、かつ前記目的地を含む移動経路を作成する移動経路作成ステップと
    を有することを特徴とする移動制御プログラム。

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